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Unidad de Investigación en Diferenciación Celular y Cáncer Laboratorio de Biología Molecular del Cáncer Unidad Multidisciplinaria de Investigación Experimental Zaragoza T E S I S PARA OBTENER EL TÍTULO DE BIÓLOGO PRESENTA: Denisse Valeria Alvarez Lara DIRECTOR DE TESIS: DR. Hugo López Muñoz Ciudad de México, Mayo 2019 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA “Actividad antiproliferativa, necrótica y apoptótica de la lactona sesquiterpénica pseudoguayanólide Hymenina en las líneas celulares CaSKi, SK-LU-1 y MDA-MB-231”. UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 1 Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 2 “Nada en la vida es para ser temido, es sólo para ser comprendido. Ahora es el momento de entender más, de modo que podamos temer menos” Marie Curie “La vida es una osada aventura o nada en absoluto”. Helen Keller “La ciencia es una forma de pensar, mucho más que un cuerpo de conocimiento”. Carl Sagan Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 3 DEDICATORIA A mis padres, Maru e Isrra. Por su apoyo y amor incondicional en cada momento de mi desarrollo, ustedes forman una parte esencial de mi vida. Mi viaje apenas comienza pero este primer triunfo es para ustedes con todo el amor y gratitud que se merecen. Los amo. A mi familia, por ser mi mayor pilar y tesoro. Los momentos a su lado son un regalo invaluable. Especialmente a mis abuelos, que son lo más hermoso que tengo. A Chava, por estar a mi lado en todo momento, por ser mi cómplice y mi gran apoyo. 831 A mis profesores Daniel y Rivera. Por ser una inspiración y modelo a seguir durante mi formación académica. A mis amigos/maestros Fernando e Iván, por sus consejos y apoyo académico, por sus malas bromas y por ser muy buenos amigos. A mis amigos, por los momentos de diversión que hicieron de esta carrera, una bonita experiencia. Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 4 AGRADECIMIENTOS A la máxima casa de estudios, la Universidad Nacional Autónoma de México A la Fes Zaragoza Al Dr. Hugo López Muñoz, por darme las herramientas técnicas necesarias para la realización de este trabajo, por ayudarme a resolver mis dudas y ser una inspiración para los nuevos científicos. Al Dr. Luis Sánchez Sánchez, por aceptarme en su equipo de trabajo, por sus consejos, por ayudarme a mejorar como persona y como profesionista, por saber orientar a los alumnos de la mejor manera posible. Al Dr. Octavio Daniel Reyes, por su amabilidad y apoyo en la revisión de este trabajo. Al Dr. Alberto Monroy García, por las observaciones y correcciones realizadas a este trabajo para mejorarlo. A la Dra. Juana Monroy Moreno, por el tiempo dedicado a la revisión de este trabajo, por sus acertadas correcciones. Esta tesis fue realizada con apoyo de los proyectos: PAPIIT IN216718 y IN220916 y de los proyectos CONACyT 255881 y 253979 Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 5 Tabla de contenido Marco Teórico ................................................................................................................................................... 2 La Célula ....................................................................................................................................................... 2 Ciclo celular .................................................................................................................................................. 2 Muerte celular ............................................................................................................................................... 5 Necrosis ............................................................................................................................................... 5 Apoptosis ............................................................................................................................................. 6 Cáncer ......................................................................................................................................................... 10 Agentes Carcinógenos ..................................................................................................................... 13 Epidemiología .................................................................................................................................... 14 Cáncer de pulmón ............................................................................................................................. 15 Cáncer de mama ................................................................................................................................ 16 Cáncer de cérvix ................................................................................................................................ 19 Tratamientos ...................................................................................................................................... 22 Medicina Tradicional .................................................................................................................................. 24 Lactonas Sesquiterpénicas ....................................................................................................................... 25 Hymenina .................................................................................................................................................... 30 Planteamiento del problema ......................................................................................................................... 32 Justificación ................................................................................................................................................... 33 Hipótesis ......................................................................................................................................................... 34 Objetivo ........................................................................................................................................................... 35 Diseño Experimental ...................................................................................................................................... 36 Resultados ...................................................................................................................................................... 41 Actividad antiproliferativa de la Hymenina en las líneas tumorales .................................................... 41 Efecto necrótico de la Hymenina en las líneas tumorales .................................................................... 44 Inducción de muerte apoptótica de la Hymenina en las líneas celulares ........................................... 45 Morfología celular ............................................................................................................................ 45 Detección de caspasa 3 activa por Inmunofluorescencia ........................................................... 45 Detecciónde la caspasa 3 activa por citometría de flujo ............................................................ 49 Evaluación del efecto en células no tumorales ..................................................................................... 51 Potencial proliferativo ...................................................................................................................... 51 Efecto necrótico ............................................................................................................................... 52 Discusión ........................................................................................................................................................ 53 Conclusiones .................................................................................................................................................. 57 Perspectivas ................................................................................................................................................... 57 Bibliografía ..................................................................................................................................................... 58 Apéndice ......................................................................................................................................................... 64 Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 6 Resumen El cáncer es una de las principales causas de morbilidad y mortalidad en el mundo. En 2012 se registraron alrededor de 14 millones de nuevos casos. El diagnóstico correcto del cáncer es esencial para poder prescribir un tratamiento adecuado y eficaz, porque cada tipo de cáncer requiere un protocolo específico que puede abarcar una o más modalidades, tales como la cirugía, la radioterapia o la quimioterapia, sin embargo, estos tratamientos suelen ser inespecíficos y con efectos secundarios adversos que afectan la calidad de vida de los pacientes. De ahí surge la necesidad de encontrar nuevos compuestos naturales que presenten actividad antitumoral, además de ser selectivos tales como las lactonas sesquiterpénicas. Estas moléculas han llamado la atención de los científicos por el amplio espectro de actividades biológicas que presentan como antiinflamatoria, antitumoral y citotóxica. En este trabajo se evaluó la actividad antiproliferativa, necrótica y apoptótica de la lactona Hymenina en la línea de cáncer de mama “MDA-MB-231”, de cérvix “CaSki” y de pulmón “SK-LU-1” Los resultados obtenidos mostraron que la Hymenina induce una disminución en el número celular del 50% (IC50) a las concentraciones de 8.9, 8.7, 7.7 µM, respectivamente. Los bajos niveles de actividad de LDH registrados en los cultivos tratados con la Hymenina indican que este compuesto es de baja actividad necrótica. La observación de características morfológicas típicas de las células apoptóticas (contracción celular, pérdida de la morfología poliédrica, pérdida de las prolongaciones citoplasmáticas, condensación de la cromatina, la formación de cuerpos apoptóticos, etc) en los cultivos tratados con la lactona, así como la detección de la caspasa-3 activa en las tres líneas tumorales, indica que la Hymenina induce a las líneas celulares MDA-MB-231, CaSki y SK- LU-1 a una muerte por apoptosis Por otro lado, con la intención de evaluar si este compuesto presenta selectividad por las células tumorales, se procedió a evaluar el efecto de la Hymenina en células no tumorales, específicamente en linfocitos de sangre periférica humana, donde se obtuvo que la lactona Hymenina afecta significativamente la proliferación de las células linfocíticas tratadas con las IC50 correspondientes a cada línea celular, sugiriendo que el compuesto no presenta selectividad. Sin embargo, la evaluación de la presencia de la enzima LDH en los medios de cultivo mostró que no se induce en el cultivo de células linfocíticas una muerte por necrosis. Es por estas razones que la Hymenina podría ser un buen candidato para evaluarse como un potencial agente terapéutico contra el cáncer. Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 7 MARCO TEÓRICO LA CÉLULA La célula es la unidad estructural, histológica y anatómica de los seres vivos y cada una de ellas se organiza en tejidos, órganos y aparatos, orientados a una función específica (Amada, 2012) Las células reciben y coordinan señales del entorno y de otras células del mismo organismo, controlando así los procesos de proliferación, diferenciación, migración o muerte celular. (Mayor, 2005) La proliferación celular es un proceso cuidadosamente regulado que implica el aumento del número de células como resultado del crecimiento y la multiplicación celular, es más activa durante la embriogénesis y el desarrollo de un organismo y es fundamental para la regeneración de tejidos dañados o viejos. La célula se reproduce mediante la duplicación de su ADN y la posterior división en dos células, con la transmisión de una copia de las instrucciones genéticas codificadas en el ADN a cada una de sus células hijas. Sin embargo, la copia no siempre es perfecta, y las instrucciones, en ocasiones, son adulteradas por mutaciones que modifican el ADN. Las mutaciones o cambios del ADN pueden generar una descendencia con modificaciones negativas (porque las células hijas son menos capaces de sobrevivir y de reproducirse), positivas (porque son más aptas para sobrevivir y reproducirse) o neutras (porque son genéticamente diferentes, pero igual de viables). La lucha por la supervivencia elimina a las primeras, favorece a las segundas y tolera a las terceras (Alberts, 2010) Los acontecimientos que ocurren durante la reproducción celular están comprendidos dentro del proceso conocido como ciclo celular, el cual es una serie ordenada de eventos en donde la célula crece, duplica su material genético y se divide para dar lugar a dos células hijas. (Jiménez, 2003) CICLO CELULAR El ciclo celular está formado por las fases G1, S, G2 y M (la letra G significa intervalo o "gap", la S síntesis y la M mitosis). Específicamente durante la fase G1, la célula incrementa el material enzimático, sus organelos se replican, así como otras moléculas y estructuras citoplasmáticas también aumentan en número; en consecuencia, la célula aumenta en tamaño. Algunas estructuras son sintetizadas por la célula; por ejemplo, microtúbulos, microfilamentos de actina y los ribosomas. También hay replicación de mitocondrias previamente existentes (Lomanto, 2003) Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 8 La fase S, es donde las células duplican su material genético cuando la célula adquiere el tamaño suficiente. Ésta es una acción compleja debido a la gran longitud de las hebras de ADN que forman un núcleo eucariota. Además, la replicación del ADN debe cumplir dos condiciones: una sola replicación y cometer los menos fallos posibles. Cualquier error en la copia del ADN puede llevar a daños letales para las células hijas o incluso para la totalidad del organismo. Durante la fase G2 se verifica que la duplicación del material genético haya concluido y que el ADN nuclear no presente daño, además las células continúan creciendo y se preparan para la mitosis ya que se acumulan progresivamente aquellas moléculas cuyas actividades serán necesarias durante la fase M (Megías, 2017) y finalmente la fase M, en donde se producirá la repartición equitativa del material genético; todos los organelos y la maquinaria necesaria esencial para la división de la célula progenitora en dos células hijas idénticas en contenido, aunque de menor tamaño (Figura 1) Figura 1. Esquematización del ciclo celular. Está comprendido por dos fases que se alternan cíclicamente llamadas interfase y fase M. La interfase se subdivide en G1, S y G2. Krumholtz, S (2015) The cell eukaryotic cycle. Recuperadode: http://www.slk-art.com/new-page Existe una fase fuera del ciclo celular llamada G0 en donde las células se encuentran en un estado quiescente no proliferativo debido a la ausencia de factores de crecimiento apropiados, lo que lleva a las células a una especie de latencia en el ciclo celular, en el cual el sistema de control no avanza a través de G1. (López, 2003) Dentro del ciclo celular, también aparece un sistema molecular, denominado punto de control o “checkpoint”, los cuales evitan la progresión del ciclo celular en presencia del ADN dañado, dando tiempo para que la reparación se produzca y se prevengan alteraciones genéticas capaces de propagarse en las generaciones posteriores. Consistentemente, los puntos de control proporcionan una barrera para el desarrollo del cáncer (Lagunas, 2014). Los puntos de control actúan en lugares cruciales del ciclo celular, es decir, entre el final de una etapa y el inicio de la siguiente; uno de ellos se encuentra en G1, justo antes de entrar en fase S y el otro en G2 antes de la mitosis. http://www.slk-art.com/new-page Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 9 En estos puntos de control se examina el estado nutricional, la masa celular, procesos de crecimiento, estado del ADN, estados de las partículas, entre otros elementos necesarios para a un ciclo celular típico normal (Figura 1) La duración del ciclo celular presenta variaciones de un tipo de célula a otra y entre las especies. Existen tres tipos o clases de células básicamente en el organismo: la primera clase con alta especialización estructural como las células nerviosas, las células musculares y los eritrocitos que maduran y pierden su capacidad de división. La segunda clase, que normalmente no se divide, pero que puede iniciar un ciclo de división celular como respuesta a un estímulo apropiado; ejemplo de ellas, los hepatocitos y linfocitos. La tercera clase de células, con un alto nivel de división celular, tales como las células epiteliales, entre otras (Lomanto, 2003) La progresión del ciclo celular está controlada por múltiples factores de crecimiento, los cuales determinan el comportamiento de la célula, incluyendo la decisión de crecer, diferenciarse o morir por apoptosis. Todos estos factores actúan en el ciclo afectando las proteínas que lo regulan. Entre las proteínas regulatorias positivas más importantes se encuentran las ciclinas, que constituyen la subunidad regulatoria de otras proteínas relacionadas conocidas como proteínas cinasas dependientes de ciclinas (CDK). Estos complejos ciclina/CDK son los reguladores clave para la transición de una fase a otra en el ciclo celular, en los denominados puntos de restricción. Cuando las células salen del estado quiescente y entran a la fase G1, se induce la expresión de las ciclinas del tipo D y E. Al inicio de la síntesis del ADN en la fase S, se sintetiza la ciclina A seguida por la síntesis de la ciclina B, que ocurre durante el intervalo entre la fase S y la fase G2, degradándose ambas al final de la mitosis (López, 2003) (Figura 2) Figura 2. Complejos CDK/ciclinas en la regulación del ciclo celular. B) está indicada la concentración de cada tipo de ciclina según la cual se regulará el paso a la siguiente fase. Durantes, D (2014) Las controladoras del ciclo. Recuperado de: https://investigarentiemposrevueltos.wordpress.com/2014/ https://investigarentiemposrevueltos.wordpress.com/2014/ Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 10 Sin embargo, cuando la célula ha sufrido un daño irreversible puede hacer que se alcance un punto sin retorno, donde cambios morfológicos, funcionales y bioquímicos irreversibles impiden a las células realizar sus funciones vitales y las arrastran a la muerte. La muerte de las células puede desencadenarse por múltiples causas: pérdida de su función, daño mecánico, infección por microorganismos o virus, acción de agentes químicos tóxicos o la falta de nutrientes (Lizarbe, 2007) MUERTE CELULAR La muerte de las células en los tejidos humanos y en otros organismos multicelulares ocurre en todo momento, desde las primeras fases del desarrollo embrionario hasta el fallecimiento, es un hecho normal y no produce alteración de las funciones. Las células se hallan inmersas en un ciclo continuo de proliferación y muerte. El equilibrio entre ambos procesos resulta fundamental para mantener el correcto funcionamiento de los tejidos. Las células que mueren por envejecimiento o por lesiones accidentales son de esta forma remplazadas por otras gracias a la multiplicación de las células vecinas, lo que permite mantener más o menos constante su número en los tejidos y órganos, existiendo una tasa o ritmo de relación proliferación/muerte que varía de un tejido a otro. (Oropesa, 2015) White (1993) señaló que el control de la muerte celular es fundamental, debido a que la falta o exceso de muerte celular puede conducir a trastornos en el organismo adulto. Así, por ejemplo, alteraciones que induzcan muerte celular fuera de tiempo o de lugar producen enfermedades degenerativas, como la enfermedad de Alzheimer o el mal de Parkinson, ambas asociadas a muerte neuronal, mientras que una inhibición de la apoptosis puede ser crítica en el surgimiento del cáncer (Jiménez, 2003). Los dos tipos de muerte celular más estudiados son: la necrosis y la apoptosis Necrosis La Necrosis corresponde a la destrucción patológica de un conjunto de células o de cualquier tejido, provocada por una lesión aguda, irreversible, derivada de una situación no fisiológica o condición patológica, que causa una lesión tan grave que no puede repararse o curarse (Oropesa, 2015). Es un proceso pasivo, catabólico y degenerativo que no depende de ningún mecanismo fisiológico, que aparece sin participación de la célula y que afecta habitualmente a un amplio grupo celular provocando una alteración de la permeabilidad de la membrana citoplasmática que permite la entrada anormal de iones, principalmente Ca+2, al interior de la célula con acompañamiento pasivo de agua, lo que provoca edema celular con aumento progresivo de su tamaño y modificación de las estructuras citoplasmáticas: retículo endoplásmico, mitocondrias, etc., que se hinchan y estallan (Heras, 2002). Se produce debido a agentes nocivos, condiciones o circunstancias determinadas, como un aporte insuficiente de sangre al tejido (isquemia), falta de oxígeno, un traumatismo, la exposición a la radiación ionizante, la acción de sustancias químicas o tóxicos o, por ejemplo, por una infección o por el desarrollo de una enfermedad autoinmune. Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 11 Se caracteriza por que la membrana celular se rompe y se libera, al exterior el contenido citoplasmático, dentro del cual se encuentran enzimas citoplasmáticas que éstas sirven como marcadores bioquímicos de muerte necrótica, como es el caso de la determinación de la actividad de la enzima lactato deshidrogenasa (LDH), estas enzimas pueden provocar daños en el tejido circundante, una deficiente eliminación de las células muertas y la activación de una respuesta inflamatoria (Lizarbe, 2007) (Figura 3) Apoptosis La muerte celular programada, es una forma de suicidio celular genéticamente controlado por el que las células inducen su propia muerte en respuesta a determinados estímulos (Pérez, 2012), permite al organismo su correcta morfogénesis, así como la renovación y la eliminación de las células que amenacen su supervivencia (De la Rosa, 2000). Este tipo de muerte celular conlleva a la activación de mecanismos específicos que dictan que se produzca una muerte celular programada. Estos mecanismos fisiológicos de muerte son empleados por los organismos multicelulares durante el desarrollo, la morfogénesis y en el mantenimiento de la homeostasis tisular en el organismo adulto, así como para controlar el númerode células y eliminar células infectadas, mutadas o dañadas (Lizarbe, 2007). Es la muerte celular que se caracteriza por el redondeamiento de la célula, una retracción de sus prolongaciones citoplasmáticas, reducción del volumen celular (picnosis), condensación de la cromatina, fragmentación del núcleo (cariorexis), con escasa o nula modificación ultraestructural de los organelos citoplasmáticos, burbujas de membrana plasmática y mantenimiento intacto de la membrana plasmática hasta que el proceso haya finalizado (De Toro, 2006) (Figura 3) En la apoptosis, se pueden distinguir tres fases: Fase efectora, adopción sin retorno del compromiso hacia la muerte. Se caracteriza por el aumento en el contenido de Ca++ intracelular, que origina la activación de ciertos grupos enzimáticos (endonucleasas y proteasas -caspasas), junto con cambios en el citoesqueleto celular que producen cambios en el tamaño y forma celular. Fase degradativa, se degradan las proteínas y los ácidos nucleicos y hay cambios en la membrana celular. En esta fase las endonucleasas se encargan de fragmentar el ADN, las caspasas degradan las proteínas, se producen cambios marcados en el citoesqueleto, y se condensa la cromatina. Fase de eliminación, los macrófagos fagocitan los cuerpos apoptóticos, atraídos por ligandos específicos de la fosfatidilserina, presentes en la superficie de las células apoptóticas. (Cascales, 2003) Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 12 Figura 3. Tipos de muerte celular. Secuencia de cambios morfológicos que ocurren durante la muerte celular por necrosis y apoptosis. Recuperado de: https://es.slideshare.net/guest18ad09/apoptosis-y-ciclo-celular La maquinaria intracelular responsable de la apoptosis es similar en todas las células animales. Depende de una familia de proteasas que contienen una cisteína en su sitio activo y que escinden sus proteínas diana sobre residuos específicos de ácido aspártico. Por ese motivo, reciben el nombre de caspasas (c de cisteína y asp de ácido aspártico) (Alberts, 2010). Aunque la familia de las caspasas comparte una estructura común, los análisis filogenéticos han demostrado la existencia de subfamilias que presentan diferentes características y que por lo tanto pueden tener distinto papel en el proceso de apoptosis. Así, las caspasas iniciadoras (caspasas -2, -8, -9, -10) presentan pro-dominios funcionales que permiten la asociación de estas moléculas con complejos de señalización; las caspasas ejecutoras (caspasas -3, -6 -7) son activadas por las caspasas iniciadoras y son las responsables de la interacción con otras moléculas que desencadenan la apoptosis. La tercera subfamilia de caspasas es la de las caspasas procesadoras de citoquinas (caspasas-1, -4, -5, -12, - 13, -14) (Medrán, 2008) Éstas se sintetizan en la célula como precursores inactivos o procaspasas, los cuales son activados por lo general por escisión proteolítica. La escisión de las procaspasas se produce en uno o dos residuos de ácido aspártico específicos y es catalizada por otras. Una vez activadas, las caspasas escinden y activan otras procaspasas, generando una cascada proteolítica amplificadora (Alberts, 2010). Actualmente hay dos vías alternativas para activar a las caspasas: una es iniciada por señales externas al activar a un receptor de muerte en la superficie celular, denominada vía extrínseca, y la otra es disparada por cambios en la integridad mitocondrial, denominada vía intrínseca. (Jiménez, 2003) (Figura 4) https://es.slideshare.net/guest18ad09/apoptosis-y-ciclo-celular Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 13 Vía extrínseca La unión de proteínas de señalización extracelulares a receptores de muerte de la superficie celular activa la vía extrínseca de la apoptosis. Los receptores de muerte son proteínas transmembrana que contienen un dominio de unión al ligando, un único dominio transmembrana y un dominio de muerte intracelular, necesarios para que los receptores activen el programa apoptótico. Los receptores son homotrímeros y pertenecen a la familia de receptores del factor de necrosis tumoral (TNF), que incluye el receptor del propio TNF y el receptor de muerte Fas. Los ligandos que activan los receptores de muerte también son homotrímeros; es decir, son estructuralmente homólogos entre sí y pertenecen a la familia del TNF de proteínas de señalización (Alberts, 2010) Cuando se produce un estímulo de muerte, la unión del ligando de muerte a su receptor induce la trimerización de este último seguida del reclutamiento al oligómero de la proteína adaptadora FADD y de la unión, para su activación, de las procaspasas iniciadoras de la apoptosis, formando una estructura supramolecular que se denomina Complejo de Señalización Inductor de Muerte (DISC). En este complejo, las procaspasas son convertidas mediante hidrólisis parcial, en caspasas activas, capaces de hidrolizar y con ello activar a las procaspasas efectoras o ejecutoras de muerte que actuarán sobre sus sustratos diana, para inducir las características morfológicas y bioquímicas de la apoptosis: condensación citoplasmática y nuclear, hidrólisis específica de proteínas celulares, ruptura endolítica del ADN en fragmentos oligo-nucleosómicos y condensación del contenido celular en cuerpos apoptóticos que finalmente serán fagocitados por macrófagos o incluso por células vecinas (Palacios, 2011). Vía intrínseca La vía intrínseca o mitocondrial es otra estrategia que conduce a la apoptosis, en la que la mitocondria desempeña un papel central. Cuando las células perciben un estímulo extracelular (citotóxico, radiación UV, rayos X), o alguna señal intracelular (por ejemplo, daño del ADN, inestabilidad nuclear), la membrana externa de la mitocondria sufre cambios en su potencial de membrana y en la transición de su permeabilidad, lo que produce un poro en la membrana externa de las mitocondrias que permite la liberación de numerosas proteínas del espacio intermembrana (Pérez, 2012); algunas de ellas son: citocromo c, Factor-1 activador de las proteasas apoptogénicas (Apaf- 1), endonucleasa G, factor iniciador de la apoptosis (AIF) y Smac/Diablo (segundo activador mitocondrial de caspasa). En el citosol, el citocromo c se une al factor activador de las proteasas apoptogénicas que, en presencia de ATP, atrae a la procaspasa iniciadora 9 para su activación en el complejo supramolecular denominado Apoptosoma. La caspasa 9 activa e hidroliza selectivamente a la procaspasa3 para convertirla en caspasa 3 que se considera la «ejecutora central de Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 14 la apoptosis». (Palacios, 2011) iniciándose la serie de eventos que desembocarán en la muerte celular. Las proteínas de la familia Bcl-2 regulan la vía intrínseca de la apoptosis, de forma clásica han sido clasificadas en dos grupos: Aquéllas con actividad antiapoptotica; En este grupo se incluyen las proteínas Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-W, MCL-1, BFL-1, BCL-B y A1, cuya función es protección a la célula de diversas alteraciones citotóxicas como la radiación gamma y ultravioleta. Su efecto antiapoptótico se ejerce dependiendo del número de moléculas que contrarresten su actividad. La segunda clase son representadas por aquéllas con actividad proapoptótica, como son Bax, Bak, Bid y Bok; tanto Bax, Bak y Bok son muy similares a Bcl-2 en secuencia y estructura, ya que comparten los motivos BH1, BH2 y BH3. Se dividen en proteínas efectoras, las cuales comprenden la proteína antagonista asesina de Bcl-2, Bak y la proteína X asociada con Bcl-2, Bax; después de su activación, Bak y Bax se homoligomerizan dentro de los poros proteolipídicos de la membrana mitocondrial externa para promover su permeabilización. (Alberts, 2010) Figura 4. Vías de la apoptosis. Representación gráfica de la vía extrínseca e intrínseca la cual tambiénpuede estar mediada por el retículo endoplásmico. Gupta, S (2006). Recuperado de: https://immunityageing.biomedcentral.com/articles/10.1186/1742-4933-3-5 La vía mitocondrial también puede activarse por estrés del retículo endoplásmico. Se ha demostrado que el estrés del retículo, producido por alteración en la homeostasis de calcio o la acumulación de proteínas, conduce a la activación de la caspasa 12 (García, 2003) Vía extrínseca Ligando Receptor de muerte Adaptador Iniciador Caspasa 8 Caspasas efectoras Vía intrínseca UV, radiación, Hipoxia Estrés RE Membrana plasmática Dominio de muerte Núcleo Caspasas efectoras Iniciador Caspasa 12 Retículo Endoplásmico https://immunityageing.biomedcentral.com/articles/10.1186/1742-4933-3-5 Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 15 La apoptosis juega un papel crucial en el control de la muerte celular cuando el daño en el ADN es irreparable. Se ha demostrado que algunas mutaciones oncogénicas, que suprimen la apoptosis conducen a la iniciación, progresión del cáncer y/o metástasis (Palacios, 2011) CÁNCER El cáncer es una enfermedad producida por cambios en la conducta de las células, provocada por modificaciones en la información genética subyacente de las mismas. Debido a estas alteraciones, las células cancerosas proliferan sin control formando tumores malignos o neoplasias malignas que tienden a crecer de manera invasiva, destruyendo tejidos y órganos normales (Karp, 2014). De acuerdo con Serrano (2009), La transformación maligna es un proceso que requiere múltiples pasos acumulativos donde el genoma de las células cancerosas incipientes adquiere alelos mutantes de protooncogenes, genes supresores de tumores y otros que controlan, directa o indirectamente, la proliferación celular (Medina. 2009). Chastain (2016) señaló que las funciones celulares normales de los productos de los genes supresores de tumores son muy diversas, entre ellas la regulación del ciclo celular, la diferenciación celular, la apoptosis y el mantenimiento de la integridad genómica. En cambio, los protooncogenes son reguladores importantes de muchos aspectos de la fisiología celular, entre ellos el crecimiento y la diferenciación celular. Se han identificado más de 75 protooncogenes, y sus productos incluyen citocinas y factores de crecimiento extracelulares (Govindan, 2016). Casi todos los tumores humanos tienen mutaciones inactivadoras en los genes que usualmente actúan en diversos puntos clave del ciclo celular para detener la progresión de una célula a través del ciclo celular si un paso previo se efectuó de modo incorrecto o si se dañó el ADN (Lodish, 2005) Por otro lado, la capacidad de invasión es una característica esencial de las células cancerosas ya que les permite desprenderse de la masa original, entrar en el torrente sanguíneo o en los vasos linfáticos y formar tumores secundarios o metástasis en otros lugares del cuerpo. Cuanto más amplia sea la metástasis, más difícil será erradicar el cáncer (Alberts, 2010). La progresión tumoral y el desarrollo de metástasis son estrictamente dependientes de la formación de nuevos vasos sanguíneos (angiogénesis) que aporten los nutrientes necesarios para la supervivencia de las células tumorales, y que proporcionen el medio de diseminación a otras regiones del organismo (Lopez,2009) Cada uno de los pasos necesarios para que se produzca metástasis, desde la aparición de las células tumorales hasta su crecimiento y proliferación en el órgano que las recibe, está dirigido por alteraciones genéticas y/o epigenéticas. Por su naturaleza sistémica y su Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 16 resistencia a ciertos agentes terapéuticos es difícilmente tratable y se considera la causa de más del 90% de las muertes debidas al cáncer. Los pasos incluidos para el desarrollo de la metástasis son: (Figura 5) la activación de la transición epitelio/mesénquima (EMT), durante el cual las células cancerosas pierden tanto el contacto célula-célula como la adhesión al sustrato, adquiriendo la propiedad de movimiento la invasión local, para lo cual las células malignas degradan la lámina basal, que es la matriz extracelular especializada que organiza los tejidos epiteliales separándolos del estroma, que juega un papel importante tanto en la señalización como en ser reservorios de factores de crecimiento liberados por las células tumorales la intravasación, durante la cual las células tumorales atraviesan la pared de los vasos sanguíneos y entran en la circulación la capacidad de sobrevivir en el torrente circulatorio la extravasación, propiedad de las células tumorales de salir del torrente circulatorio, atravesando la pared de los vasos sanguíneos en el tejido de un órgano en particular establecimiento de las células tumorales en los tejidos del órgano donde se va a formar la metástasis, es decir de un nicho premetastásico para crear un ambiente favorable para el crecimiento de las células cancerosas (Cano, 2012) Figura 5. Etapas del proceso metastásico. La metástasis se caracteriza por una serie de pasos secuenciales: formación de tumores primarios, reclutamiento de vasos sanguíneos a través de la angiogénesis, invasión de células cancerosas del tejido local y entrada en corredores de dispersión como los vasos sanguíneos. Las células diseminadas viajan a través de la circulación y al llegar a un sitio secundario adecuado, extravasan los vasos sanguíneos y colonizan para formar metástasis. Tomada de Groot, A (2017). Revisiting Seed and Soil: Examining the Primary Tumor and Cancer Cell Foraging in Metastasis. Recuperado de: http://mcr.aacrjournals.org/content/15/4/361 Tumor primario Angiogénesis Invasión local e intravasación Colonización del sitio metastásico Extravasación Diseminación vía circulación Próstata Metástasis en hueso http://mcr.aacrjournals.org/content/15/4/361 Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 17 Las células parenquimatosas de una neoplasia son similares entre sí porque todas proceden de una misma célula precursora. Las neoplasias se clasifican en benignas o malignas según el comportamiento clínico-biológico que posean: Las neoplasias benignas son en general masas bien delimitadas, que permanecen localizadas sin diseminarse a otros sitios, por lo tanto, se pueden curar por extirpación quirúrgica. Los tumores malignos, en cambio, tienden a invadir o infiltrar y destruir los tejidos adyacentes y pueden diseminarse a sitios distantes, en lugares donde normalmente no pueden crecer, lo que dificulta el tratamiento (Ouchen, 2008) Los tumores se clasifican generalmente según el origen de las células de donde surgen y se agrupan en: carcinomas, sarcomas, y aquellos que no se ajustan a ninguna de las dos categorías anteriores y que comprenden todas las derivadas de las células sanguíneas y hematopoyéticas (Jiménez, 2003). Carcinoma Es el tumor maligno que se origina en la capa que recubre (células epiteliales) los órganos. Aproximadamente el 80% de los tumores cancerosos son carcinomas. Se clasifican en: Adenocarcinoma: se denomina adenocarcinoma al cáncer que se origina en el tejido glandular (glándulas), por ejemplo en los conductos o lobulillos de la mama o en la próstata. Carcinoma de células escamosas o epidermoide: cáncer que se origina en las células no glandulares; por ejemplo, esófago, cuello de útero, etc. Carcinoma de células basales: es el cáncer de la piel más común. Se origina en la capa más profunda de la epidermis (piel), llamada la capa de células basales. Por lo general se origina en áreas expuestas al Sol, especialmente la cabeza y el cuello. El cáncer de células basales crece lentamente y es poco probable que se propague a partes distantes del cuerpo. Melanoma: es un tumor maligno que se origina en las células queproducen la coloración de la piel (melanocitos). El melanoma es casi siempre curable en sus primeras etapas. Sin embargo, es probable que se propague a otras partes del cuerpo. Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 18 Sarcoma Se trata de un tumor maligno que se origina en los tejidos conectivos, tales como los cartílagos, la grasa, los músculos o los huesos. Dependiendo de la célula que lo origina pueden recibir diferentes nombres, siendo los más conocidos: Osteosarcoma: (osteo = hueso) Sarcoma que deriva del hueso. Liposarcoma: (lipo = grasa) Sarcoma que deriva de la grasa. Condrosarcoma: (condro = cartílago) Sarcoma que deriva del cartílago. Angiosarcoma: (angio = Vaso) Sarcoma que deriva de los vasos sanguíneos. (Ouchen, 2008) Neoplasias hematológicas linfoides y no linfoides. Con respecto a las neoplasias hematológicas, la nueva clasificación de la OMS incluye tanto las neoplasias de origen linfoide como las originadas en células sanguíneas y hematopoyéticas no linfoides. Las neoplasias originadas en células del sistema linfoide, conocidas con el término genérico de linfomas, son quizá las neoplasias que han dado lugar a clasificaciones más complejas y que más se han acercado al ideal de una clasificación histogenética con el mejor conocimiento de las características fenotípicas y de las modificaciones genéticas y moleculares que se asocian a cada tipo tumoral. El resto de neoplasias hematológicas no linfoides, de estirpe mieloide o de otras líneas menos frecuentes (mastocitos, histiocitos), han sido incluidas en la clasificación de la OMS atendiendo a criterios similares a los expuestos para la clasificación de los linfomas. Las leucemias, la principal patología de este grupo, son neoplasias de células hematopoyéticas inmaduras (de la Peña y cols., 2012) Agentes carcinógenos Cualquier agente físico, químico o biológico es definido como “carcinógeno” si produce un incremento en la incidencia de neoplasias malignas, ya sea reduciendo su tiempo de latencia o incrementando su gravedad o su capacidad de multiplicación (Espinosa, 2006). Hay tres tipos de carcinógenos: Químicos: tienen un espectro estructural muy amplio sin rasgos unificadores, pueden clasificarse en dos categorías generales. Los carcinógenos de acción directa, que no requieren de activación metabólica y los carcinógenos de acción indirecta son compuestos no reactivos insolubles en agua que pueden actuar como potentes inductores de cáncer sólo después de ser transformados a una forma más reactiva por los procesos metabólicos del hígado (Lodish, 2004) Biológicos: Una pequeña pero significativa proporción de canceres humanos, quizá un 15% del total mundial, se originan mediante mecanismos en los que participan Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 19 virus, bacterias y parásitos (Alberts, 2010). Algunos ejemplos son: Helicobacter Pylori (Cáncer gástrico), Virus del Papiloma Humano (Cáncer cervicouterino), virus Epstein Barr (cáncer del área de cabeza y cuello) (Medina,2009) Físicos: El tipo más común de daño al ADN producido por radiación UV ocasiona la formación de dímeros timina-timina y la radiación ionizante produce roturas de doble hélice en el ADN. (Lodish, 2004) Epidemiologia Desde hace varias décadas los tumores malignos se han posicionado en los primeros sitos como causa de mortalidad a nivel mundial representando un gran desafío para las economías y sistemas de salud (OMS, 2017) El cáncer es la principal causa de muerte en todo el mundo, en 2015 se atribuyeron a esta enfermedad 8,8 millones de defunciones. Se prevé que el número de nuevos casos aumente aproximadamente en un 70% en los próximos 20 años. Es una enfermedad crónico-degenerativa de mayor incidencia entre los adultos, en comparación con los niños y jóvenes. La Organización Mundial de la Salud (OMS) identifica que, a nivel mundial en 2015, los tumores malignos de pulmón, próstata, colorrectal, estómago e hígado son los más comunes entre los varones, mientras que en las mujeres son los de mama, colorrectal, pulmón, cuello del útero y estómago (OMS, 2015) La mortalidad por cáncer en México representa el 13% del total de las muertes, ocupando el tercer lugar; en orden de frecuencia por localización en ambos sexos, se localiza en pulmón, hepático, colorrectal y gástrico. El primer lugar en el hombre lo ocupa el cáncer de próstata, seguido por el cáncer de pulmón y en tercer lugar el cáncer de estómago. En las mujeres, la primera causa de mortalidad es el cáncer de mama, seguido por cáncer cervicouterino y cáncer de estómago (Sosa, 2013). La mortalidad por neoplasias fue mayor en mujeres (13.97%) que en hombres (10.74%). las de mujeres representan, en promedio, 51% anual; las de población económicamente activa (de 15 a 64 años) es de 43% y las de población de 65 años o más es de 54% (Reynoso, 2014). Alrededor de un tercio de las muertes por cáncer se debe a los cinco principales factores de riesgo conductuales y dietéticos: índice de masa corporal elevado, ingesta reducida de frutas y verduras, falta de actividad física, consumo de tabaco y consumo de alcohol. (INEGI, 2016) Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 20 CÁNCER DE PULMÓN El cáncer de pulmón es el tumor más frecuente y el que mayor mortalidad ocasiona en el mundo desarrollado, principalmente en adultos mayores. En México se encuentra entre las tres principales causas de muerte por tumores malignos en adultos mayores de 35 años y es más frecuente en varones, aunque se ha reportado un incremento mundial en los casos en mujeres. Es de hacer notar que los estados de Sinaloa y Sonora son las entidades con mayor tasa de mortalidad para el sexo masculino (Acosta, 2016) El cáncer pulmonar es un tumor maligno que se desarrolla a partir de células, tanto pulmonares como bronquiales. Existen dos categorías de cáncer pulmonar clínicamente importantes considerando el origen y el comportamiento de las células cancerosas:(Figura 6) Cáncer pulmonar de células pequeñas (CPCP). Representa aproximadamente el 25% de los cánceres pulmonares y es de comportamiento muy agresivo, proliferando rápidamente. Muestra la mayor relación con el tabaquismo, ya que el 98% de los pacientes que lo presentan cuentan con historia de tabaquismo. Cáncer pulmonar de células no pequeñas (CPCNP). Constituye, aproximadamente, el 75% de los tipos de cáncer pulmonar y se divide en tres subtipos mayores: Cáncer de células escamosas (epidermoide): Representa el 30% de todos los casos Adenocarcinoma: Ocupa el primer lugar en frecuencia epidemiológica (50%) Carcinomas indiferenciados, que ocupan el 5% de los casos (Moctezuma, 2009) FIGURA 6. Tipos histológicos del Cáncer de Pulmón. Black, K (2017) Respiratory System Diseases. Recuperado de: https://slideplayer.com/slide/10735109/ Cáncer de pulmón de células pequeñas Cáncer de pulmón de células no- pequeñas Adenocarcinoma Carcinoma de células escamosas Carcinoma de células grandes https://slideplayer.com/slide/10735109/ Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 21 El carcinógeno más importante para el cáncer del pulmón es el cigarrillo y hay vinculación directa de hasta el 90% en los hombres y 85% en las mujeres. El humo del cigarrillo contiene más de sesenta reconocidos cancerígenos, entre los más conocidos están las nitrosaminas, los benzopirenos y los radioisótopos del radón, todos ellos con la capacidad de alterar el ADN y, por consiguiente, contribuir en la carcinogénesis. El consumo de alcohol, la edad, el sexo, los antecedentes de enfermedades respiratorias crónicas, así como, la exposición laboral a sustancias cancerígenas por vía inhalatoria constituyen factores de riesgo en la aparición de esta neoplasia (Amorín, 2013) De acuerdo con Martínez (2016), el cáncer de pulmón persistecomo un desafío para la medicina, porque a pesar de los avances en las técnicas de diagnóstico y en los recursos terapéuticos, continúan siendo magros los resultados del tratamiento, evidenciados por las escasas curaciones en relación con la cantidad de enfermos asistidos (Acosta,2016) CÁNCER DE MAMA El cáncer de mama es sin duda alguna un problema relevante de salud pública. A nivel mundial el número de muertes por cáncer de mama cambió de 250,000 en 1980 a 425,000 en 2010 con una tasa anual de incremento de 1.8%, sin embargo, en los países de economía emergente este incremento es alrededor de 5% (Salinas, 2014). En México, el cáncer de mama ocupa en la actualidad el primer lugar en incidencia de las neoplasias malignas en las mujeres, representa 11.34% de todos los casos de cáncer. El grupo de edad más afectado se encuentra entre los 40 y los 59 años de edad. La mortalidad por cáncer mamario se ha incrementado en 10.9% en los últimos años, de 13.06 en 1990 a 14.49 en el año 2000 (Arce, 2011). El cáncer de mama es un proceso oncológico en el que células sanas de la glándula mamaria degeneran y se transforman en tumorales, proliferando y multiplicándose posteriormente hasta constituir el tumor. (ACV, 2011) Tipos de cáncer de mama Según el grado de invasión del tumor. • In situ. Se localiza dentro de los conductos galactóforos que conducen la leche hasta el pezón. • Invasivo o infiltrante. Rompe el conducto galactóforo e invade la grasa de la mama que rodea el conducto. Las células pueden llegar a los pequeños vasos sanguíneos y linfáticos de la mama. Según el lugar donde se origina el tumor y el aspecto de las células que lo forman. • Lobulillar. Se origina en las glándulas que fabrican la leche. • Ductal. Hay presencia de células anormales en el revestimiento de un conducto de la mama. Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 22 • Medular. Las células cancerosas se encuentran agrupadas. • Coloide. Es un tipo de carcinoma ductal invasor. • Tubular. Es otro tipo de carcinoma ductal invasor. Inflamatorio. Las células cancerosas bloquean los vasos linfáticos de la piel produciendo una inflamación en la mama. Según las características biológicas y genéticas de las células: el estado de los receptores hormonales y presencia del receptor HER2. • Basal-epitelial. Se caracteriza por la ausencia de receptor de estrógeno (RE) y HER2 negativo. • HER2 positivo. Se caracteriza por una elevada expresión de receptor HER2. • Luminal A. Se caracteriza por elevada expresión de RE. • Luminal B y C. Expresión de baja a moderada de genes específicos, incluyendo los del grupo de RE. (Collado, 2011) El tipo histológico más frecuente es el carcinoma ductal invasivo que representa el 70 al 80%, el segundo más común es el lobulillar invasivo (5-10%), difícil de diagnosticar por su diseminación difusa en vez de formar una masa, su tasa de multifocalidad y bilateralidad es alta (Huicochea, 2009) a) b) Figura 7. Tipos más comunes de cáncer de mama. a) Carcinoma lobular b) Carcinoma ductal. Winslow, T (2011). Lobular Carcinoma y Cotrina, (2014). Cáncer ductal in situ. Recuperado de: https://www.teresewinslow.com/#/breast/ y http://drcotrina.com/tipos-de-cancer-de-mama/ Lóbulo normal https://www.teresewinslow.com/#/breast/ http://drcotrina.com/tipos-de-cancer-de-mama/ Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 23 Factores de riesgo En la mayoría de los casos no hay un factor definido como causa. El riesgo de desarrollar un tumor de mama parece ser multifactorial, sin embargo, los factores de riesgo para padecer cáncer de mama se pueden clasificar en: Biológicos (Cárdenas, 2013): Sexo femenino. Envejecimiento: A mayor edad mayor riesgo. Antecedente personal o familiar de cáncer de mama en madre, hijas o hermanas. Antecedentes de hallazgos de hiperplasia ductal atípica, imagen radial o estrellada, así como carcinoma lobulillar in situ por biopsia. Vida menstrual mayor a 40 años (menarca antes de los 12 años y menopausia después de los 52 años). Densidad mamaria. Ser portador conocido de los genes BRCA1 o BRCA2 Sociales patrones culturales hábitos y costumbres la no lactancia materna dieta inadecuada obesidad Sedentarismo Consumo de alcohol mayor a 15 g/día Ambientales (Peña, 2017): exposición a sustancias cancerígenas terapia de remplazo hormonal tabaquismo Exposición a radiaciones ionizantes, principalmente durante el desarrollo o crecimiento (in utero, en la adolescencia). Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 24 CÁNCER CERVICOUTERINO El cáncer de cuello uterino o cáncer cervical se origina en las células que revisten el cuello del útero, el cual está conformado por dos regiones anatómicas independientes y está cubierto con dos tipos diferentes de células. La parte del cuello uterino más cercana al cuerpo del útero se llama endocérvix y está recubierto por un epitelio cilíndrico secretor de moco que forma pliegues y se proyecta dentro del tejido conectivo subyacente formando complejas glándulas o criptas. La parte próxima a la vagina, es el exocérvix (o ectocérvix) y está recubierto de epitelio plano estratificado no queratinizado que es sensible a las hormonas (Eurocytology, 2014) Estos dos tipos de células se encuentran en un lugar llamado zona de transformación y es aquí donde se originan la mayoría de los canceres de cuello uterino (ACS, 2016). Figura 8.Esquema del aparato reproductor femenino, La zona de convergencia del endocervix y el ectocervix se denomina zona de transformación y es donde se genera el cáncer de cuello uterino. LSIL, siglas en inglés para lesiones intraepiteliales de bajo grado y HSIL para lesiones intraepiteliales de alto grado. Winslow, T (2014) Cervical changes. Modificado de: https://www.teresewinslow.com/#/gynecologic/ Endocervix Exocervix https://www.teresewinslow.com/#/gynecologic/ Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 25 El cáncer cervicouterino (CaCu) es entonces el resultado de la progresión de leves anomalías epiteliales llamadas displasias o neoplasias intraepiteliales (NIC), de acuerdo con la clasificación de Richart (Cuadro 1), diagnóstico frecuente en mujeres entre los 20 y 30 años de edad, pasando por carcinoma in situ, entre los 25 y 35 años, a carcinoma invasivo en mujeres mayores de 40 años (León, 2005) Tabla 1: Clasificaciones citológicas de acuerdo con dos autores. Modificado de Acuña (2013) Clasificaciones citológicas Richart (1968) Bethesda (2001) NIC I LIEBG NIC II LIEAG NIC III CIS INVASOR INVASOR El CaCu representa un problema de salud pública al estar entre los primeros lugares de incidencia y mortalidad a nivel mundial. Siendo los países en desarrollo los más afectados frente a los países desarrollados, en relación con la alta exposición al virus del papiloma humano (Acuña, 2013). Pese a los esfuerzos de detección temprana en nuestro país, la tasa de mortalidad permanece sin modificaciones importantes (Hinojosa, 2000). Los posibles mecanismos que favorecerían una mayor prevalencia de VPH incluyen la edad, el comportamiento sexual femenino o masculino, cambios del epitelio cérvico vaginal debido a la edad o relacionados con la menopausia y senescencia inmune relacionada con la edad, lo cual conduce a un aumento de la reactivación de infecciones latentes y así a un aumento en la detección de nuevos casos de infección (Torres, 2015). De acuerdo con Grillo (2008) existen más de 80 tipos distintos de VPH, de los cuales, al menos 25 afectan al tracto genital femenino y, de acuerdo a su asociación con lesiones preinvasivas y cáncer, se agrupan en: alto (tipos 16, 18, 45, 56), moderado (tipos 31, 33, 35, 51, 52) y bajo riesgo (tipos 6, 11, 40, 42, 43, 44), siendo el VPH 16el responsable hasta del 50% de todos los cáncer cervicales, seguido del VPH 18 relacionado con el 14 % (Martinez,2013) Romero (2012) Señala que en México en un estudio de metaanálisis se reportan las siguientes frecuencias de VPH de acuerdo al tipo de lesión, según la clasificación de Bethesda (Cuadro 1): Sin lesiones: VPH 16 (3.4 %), VPH 33 (2.1 %), 18 (1.2 %) Lesiones intraepiteliales de bajo grado (LEIBG): VPH 16 (13.1 %), VPH 33 (7.4 %) y VPH 18 (4.2 %) Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 26 Lesiones intraepiteliales de alto grado (LEIAG): VPH 16 (28.3 %), VPH 18 (7.4 %) y VPH 33 (6.5 %) Cáncer invasor: VPH 16 (63.1 %), VPH 18 (8.6 %) y VPH 31 (5 %) (Hernandez, 2015) Figura 9. Historia natural del cáncer cervicouterino. Progresión de la enfermedad que va desde lesiones precancerosas hasta un tumor maligno potencialmente invasivo. Modificado de referencia 39. Factores de Riesgo A pesar de que el VPH es el principal agente etiológico del CaCu, estudios epidemiológicos han mostrado que sólo una pequeña fracción de mujeres infestadas con VPH eventualmente progresan a lesiones intraepiteliales de alto riesgo y carcinoma in situ, por lo que se ha asumido que otros factores actúan en conjunto con el VPH, influenciando el riesgo de transición de la infección VPH cervical a malignidades (León, 2005). Por ejemplo: Tener múltiples parejas sexuales se relaciona con un exceso de riesgo de dos y hasta 10 veces mayor cuando se identificaba un mayor número de parejas (más de 10 parejas). El inicio de la vida sexual antes de los 18 años se asoció con un exceso de riesgo que es entre 1.5 y 5 veces mayor El primer embarazo a temprana edad presenta un impacto similar en el riesgo. los embarazos múltiples (más de tres) elevan significativamente el riesgo Las coinfecciones del VPH con otros agentes infecciosos de transmisión sexual, como Chlamydia trachomatis, el virus herpes simple y el VIH posiblemente condicionen un efecto sinérgico que aumente las posibilidades de alteraciones celulares que conducen al desarrollo de una neoplasia Entre las mujeres usuarias de anticonceptivos orales, el riesgo de CaCU aumenta con el incremento en la duración del uso El tabaquismo, ya que altas concentraciones de los constituyentes del tabaco en el moco cervical y las concentraciones séricas han mostrado una evidencia biológica en el desarrollo del CaCU (Hernandez, 2015) Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 27 TRATAMIENTOS La primera fase fundamental en el tratamiento del cáncer es establecer un diagnóstico basado en un examen patológico. El diagnóstico correcto del cáncer es esencial para poder prescribir un tratamiento adecuado y eficaz, porque cada tipo de cáncer requiere un protocolo específico que puede abarcar una o más modalidades (OMS, 2018) El tipo de terapia más apropiada se determina en función de los objetivos planteados con el tratamiento, del tipo de tumor y su extensión, y de condiciones del paciente como su estado funcional, edad y patología concomitante. Las principales modalidades terapéuticas utilizadas solas o en combinación en el tratamiento del cáncer son la cirugía, la radioterapia, la quimioterapia y la terapia inmunológica (Cajaraville, 2002) Cirugía: El principal objetivo de la cirugía oncológica es la extirpación completa de la enfermedad local o regional, para lograr el control local y para disminuir el riesgo de recidiva local. Para ello, se extirpa la lesión primaria con márgenes adecuados de tejido sano circundante para minimizar el riesgo de recidiva local. Antes de emprender cualquier procedimiento quirúrgico, hay que tener en cuenta el estadio de la enfermedad, los mecanismos de diseminación local, y la morbilidad y la mortalidad del procedimiento (Traugott, 2016). La cirugía ofrece la mayor probabilidad de cura para muchos tipos de cáncer, especialmente aquellos que aún no se han propagado a otras partes del cuerpo, es más efectiva cuando el tumor no se ha propagado hacia otras áreas (ACS, 2015). Radioterapia: Se usa principalmente para tratar cánceres localizados. La radiación destruye o daña las células cancerosas para impedir su crecimiento (NIH, 2018). Dependiendo de la localización de la fuente radioactiva respecto el paciente, la técnica radioterápica puede ser: Radioterapia externa o teleterapia (la fuente radioactiva está alejada del paciente) Braquiterapia (el isótopo radioactivo se ubica en contacto directo con el tejido a tratar) Metabólica (el isótopo radioactivo se administra por vía intravenosa u oral, y tras distribuirse por el organismo es captado preferentemente por órganos con tropismo por el mismo) (Cajaraville, 2002) Quimioterapia: La quimioterapia es el uso de fármacos para tratar el cáncer, su objetivo es detener directamente el crecimiento celular del tumor dejándolas incapaces de duplicarse o iniciando artificialmente el proceso normal de muerte celular llamado apoptosis. Hay dos categorías amplias de fármacos quimioterapéuticos: fármacos “citostáticos”, llamados también fármacos dirigidos https://www.cancer.gov/espanol/cancer/tratamiento/tipos/cirugia https://www.cancer.gov/espanol/cancer/tratamiento/tipos/radioterapia https://www.cancer.gov/espanol/cancer/tratamiento/tipos/quimioterapia Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 28 o biológicos, que evitan la reproducción celular y fármacos “citotóxicos” que tienen como propósito provocar la muerte celular (ABTA, 2014). La quimioterapia tiene un papel limitado en el tratamiento primario del cáncer localizado, siendo la base del tratamiento de los tumores diseminados, en los cuales la cirugía y la radioterapia tienen escaso valor. (Cajaraville,2002) La quimioterapia puede clasificarse de acuerdo: Al momento en el que se administra: el tratamiento puede ser neoadyuvante, adyuvante o concomitante La vía por la que se suministran los fármacos antineoplásicos: el tratamiento puede ser intravenosa, oral o regional Al modo en el que se aplica la quimio: monoterapia o poliquimioterapia Al tipo de agente quimioterapéutico: alquilantes, alcaloides de la vinca, antibióticos antitumorales, antimetabolitos y otros (iTAcC. 2016) Tipos de fármacos: Agentes Alquilantes: alteran las proteínas y bloquean la función del ADN. Se administran por vía Intravenosa. Los de uso más habituales son: Ciclofosfamida (Genoxal), Mecloretamina (Caryolisina), Melfalán, Tiotepa. Antimetabolitos: inhiben la síntesis de bases nitrogenadas y del ADN, por bloqueo enzimático, se usan además del tratamiento de tumores, para el tratamiento de enfermedades autoinmunes y en caso de transplantes para impedir el rechazo. Los de uso más habituales son: Metotrexate, Citarabina o 5- Fluoracilo. Se pueden administrar por vía intravenosa, intramuscular, y Oral. Antibióticos Antitumorales: actúan sobre el ADN/ARN inhibiendo su duplicación. Pertenecen a este grupo: Bleomicina, Adriamicina, Mitomicina. Alcaloides de la Vinca: suelen ser sustancias naturales a base de plantas que interfieren con la producción de las proteínas necesarias para crear nuevas células. En este grupo los más usados son: Vincristina, Vinblastina, Etopósido, y Vindesina. Agentes varios: son un grupo de sustancias de difícil clasificación, como son los derivados del Platino: Cisplatino, Carboplatino, Asparaginasa. (Garcia, 2002) Inmunoterapia: La inmunoterapia se basa en el concepto de que las células inmunitarias o los anticuerpos que pueden reconocer y destruir las células del cáncer se pueden producir en el laboratorio y luego administrar a los pacientes para tratar el cáncer. Varios tipos de inmunoterapia están aprobados para su uso https://www.cancer.gov/espanol/cancer/tratamiento/tipos/inmunoterapia Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 29 o están en fasede estudio en ensayos clínicos para determinar su eficacia en el tratamiento de distintos tipos de cáncer (LLS, 2015). Terapia dirigida: La terapia dirigida no es otra cosa que la utilización de inhibidores farmacológicos específicos para un grupo de moléculas, cuyas funciones son de singular importancia para el desarrollo y progresión tumoral, con el objetivo primordial de aumentar los efectos antiproliferativos y citotóxicos sobre las células tumorales y a la vez disminuir los efectos colaterales negativos sobre los tejidos sanos (Fuenmayor, 2013). MEDICINA TRADICIONAL La medicina tradicional es reconocida hoy como un recurso fundamental para la salud de millones de seres humanos, así mismo es catalogada como un componente esencial del patrimonio tangible e intangible de las culturas del mundo, un acervo de información, recursos y prácticas para el desarrollo, el bienestar y un factor de identidad de numerosos pueblos del planeta (Jiménez, 2017). Es una parte de la cosmovisión indígena y representa el conocimiento milenario sobre la madre tierra y el uso de las plantas medicinales que los pueblos autóctonos han resguardado como un importante activo de incalculable valor para el fortalecimiento y preservación de su identidad (Cortés, 2011). La organización mundial de la salud define a la medicina tradicional como la suma completa de conocimientos, técnicas y prácticas fundamentadas en las teorías, creencias y experiencias propias de diferentes culturas y que se utilizan para mantener la salud y mejorar o tratar trastornos físicos. La medicina tradicional abarca una amplia variedad de terapias y prácticas que varían entre países y entre regiones (OMPI, 2015). Actualmente, en México, la importancia de las plantas medicinales no sólo radica en su riqueza como parte de la cultura, sino también en el conocimiento científico que se genera a partir de su estudio y del análisis que se realiza de cuestiones ecológicas, geográficas, culturales, farmacológicas y químicas que constituyen el contexto global (Santillán, 2012). De acuerdo con la OMS (1979) una planta medicinal es definida como cualquier especie vegetal que contiene sustancias que pueden ser empleadas para propósitos terapéuticos o cuyos principios activos pueden servir de precursores para la síntesis de nuevos fármacos. Akerele (1993) señala que estas plantas tienen importantes aplicaciones en la medicina moderna. Entre otras, son fuente directa de agentes terapéuticos, se emplean como materia prima para la fabricación de medicamentos semisintéticos más complejos, la estructura química de sus principios activos puede servir de modelo para la elaboración de drogas sintéticas y tales principios se pueden utilizar como marcadores taxonómicos en la búsqueda de nuevos medicamentos (Bermudez, 2005) En los últimos años ha habido un notable crecimiento del interés por los fitomedicamentos, lo que no se limita solo, a los países en desarrollo, los mercados nacionales e https://www.cancer.gov/espanol/cancer/tratamiento/tipos/terapia-dirigida Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 30 internacionales, sino que las autoridades sanitarias y la opinión pública se han interesado por la inocuidad y la calidad de estos medicamentos (Escalona, 2015). Las plantas han sido una fuente invaluable de compuestos antitumorales relevantes en la terapia anticancerosa. A pesar de esto, solo cerca del 10% de las más de 250 000 especies de plantas superiores han sido investigadas para sus propiedades farmacológicas (Diaz, 2011). Dentro de los compuestos de origen vegetal que más han llamado la atención de la comunidad científica, por sus propiedades antitumorales, se encuentran las lactonas sesquiterpénicas. LACTONAS SESQUITERÉNICAS Los sesquiterpenos son terpenoides con 15 átomos de carbono construidos a partir de tres unidades de isopreno. Se encuentran particularmente en plantas superiores y en muchos otros sistemas vivos, como los organismos marinos y los hongos. Naturalmente, se producen como hidrocarburos o en formas oxigenadas que incluyen lactonas, alcoholes, ácidos, aldehídos y cetonas. Los sesquiterpenos también incluyen aceites esenciales y componentes aromáticos con varias actividades farmacológicas (Awouoafack, 2013). Las lactonas sesquiterpénicas (LsS) son metabolitos secundarios que se encuentran en numerosas especies de plantas de la familia Asteraceae. Son fitoconstituyentes de bajo peso molecular, de carácter lipofílico, incoloros y amargos. Se obtienen de la parte aérea de las plantas (Negrín, 2013) Una importante característica, común de las lactonas sesquiterpénicas, es la presencia de un anillo lactónico que contiene, en muchos casos, un grupo α- metilen-γ-lactona, asociado con muchas de sus actividades biológicas (Picman, 1986). Las LsS se clasifican de acuerdo a su esqueleto carbocíclico, los cuales son fundamentalmente cuatro: (Figura 10) Germacranólidas: son compuestos con esqueleto germacrano (anillo flexible) y un anillo γ-lactona cerrado sobre las posiciones C-7/C-6 o C-7/C-8 Eudesmanólidas: Las Eudesmanólidas están formadas por dos biciclos de seis miembros fusionados y un anillo γ-lactona cerrado sobre las posiciones C-7/C-6 o C-7/C-8 Guayanólidas: Las guayanólidas están formadas por dos biciclos uno de cinco y otro de seis miembros fusionados y un anillo γ-lactona cerrado sobre las posiciones C-7/C-6 o C-7/C-8 Pseudoguayanólidas: La estructura de esta familia de lactonas sesquiterpénicas es muy similar a las de las guayanólidas, la diferencia radica en la posición del grupo metilo que en las pseudoguayanólidas se encuentra en el átomo de carbono cinco mientras que en las guayanólidas este está presente en la posición cuatro. (Ganthous, 2010) Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 31 Figura 10. Clasificación de las lactonas sesquiterpénicas de acuerdo a su esqueleto carbocíclico. Las Guayanólidas y Pseudoguayanólidas comparte un esqueleto similar donde difieren en la posición de un grupo metilo, C5 en Pseudoguayanólidas y C4 en Guayanólidas. De más de 40 tipos estructurales de lactonas sesquiterpénicas conocidas hasta la fecha, las más extendidas son aquellas con esqueleto Germacrano, seguido de Guayano, Eudesmano, y Pseudoguayano (Adekenov, 2017). Sin embargo, un estudio reportó que las lactonas sesquiterpénicas Guayanolides tienen los niveles de citotoxicidad más altos, seguidas de las Pseudoguayanolides (Scotti, 2007) Relación estructura /actividad La relación entre la estructura química y la actividad citotóxica de las lactonas sesquiterpénicas fue investigada en numerosos modelos tumorales. Todas las lactonas sesquiterpénicas activas poseen una fracción α-metilen-γ-lactona (Figura 11) la cual confiere su actividad biológica. Se estableció más tarde que el grupo de exometileno en la lactona es un requisito esencial para la citotoxicidad y que los cambios como la saturación o la adición al grupo metileno, resultaron en la pérdida de citotoxicidad e inhibición tumoral (Picman, 1986). Recientemente, se ha demostrado que la presencia de grupos alquilantes mejora la citotoxicidad de estos compuestos. Se ha establecido que los anillos α-metilen-γ-lactonas y ciclopentenonas α, β-insaturadas presentes en lactonas sesquiterpénicas son esenciales para su actividad antitumoral in vivo, siendo esta última de mayor importancia respecto a la actividad citotóxica (Ruiz, 2015), por lo que cualquier cambio estructural en alguna de estas regiones, afecta significativamente la citotoxicidad de la lactona. Germacranólide Eudesmanólide Pseudoguayanólide Guayanólide Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 32 La estereoquímica también es importante para definir las propiedades antitumorgénicas delas lactonas sesquiterpénicas, hay estudios donde se reporta el efecto óptico del grupo OH en la actividad biológica, resultando que el isómero β–OH presenta mayor citotoxicidad que su equivalente α en células de cáncer de pulmón, células epidérmicas inmortalizadas y células de edema de ratón (Ghantous, 2010). Figura 11. Estructura general de las lactonas sesquiterpénicas. A) ciclopentenona α, β-insaturada B) Anillo α-metilen-γ-lactonas C) Grupo exometileno. Modificado de referencia 87. Aunque los mecanismos de acción exactos de las LsS aun no se entienden bien, se cree que el grupo α-metilen-γ-lactona es el responsable de sus efectos biológicos, especialmente por su actividad anticancerígena. El doble enlace exocíclico conjugado con un grupo carbonilo, es un agente alquilante fuerte y puede actuar sobre los factores de transcripción y las enzimas en el cuerpo humano causando cambios estéricos y químicos que afectan la capacidad de los objetivos para funcionar adecuadamente. En consecuencia, el grupo metileno de las LsS reacciona mediante una adición de Michael con varios nucleófilos, especialmente los grupos sulfidrilos (HS) de los residuos de cisteína en proteínas y en glutatión libre intracelular (GSH), lo que conduce a la reducción de la actividad enzimática y la alteración del metabolismo de GSH y el equilibrio redox intracelular (Gach, 2014). B) A) Figura 12. A) Estructura general del grupo α-metilen-γ-lactona. B) Mecanismo de acción de las LsS mediante una adición de Michael con un grupo sulfidrilo. Modificado de referencia 31 B) C) A) Grupo HS Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 33 Actividad biológica de las lactonas sesquiterpénicas Estas moléculas han llamado la atención de los científicos por el amplio espectro de actividades biológicas que presentan como antiinflamatoria, antitumoral, citotóxica, antibacterial, neurotóxica y alergénica. Actualmente se realizan ensayos clínicos contra el cáncer con tres lactonas sesquiterpénicas: la artemisina, el partenolido y la tapsigargina. Los estudios de relación estructura-actividad realizados a estas moléculas muestran características específicas en su estructura, que son las responsables de sus efectos antitumorales y citotóxicos (Ruiz, 2015). Dentro del grupo de las pseudoguayanólidas hay algunas que han mostrado tener una amplia variedad de actividades biológicas, resaltando aquellas con actividad antitumoral importante, tales como la Helenalina, la Tenulina, la Partenina o algunos análogos semisintéticos derivados de esta última. La Helenalina fue descubierta como un constituyente principal de Helenium autumnale L. y ha sido aplicada en ratones macho BDF1 usando una sola dosis de 25 mg / kg lo cual disminuyó significativamente los niveles de citocromo P450 microsomal hepático. Por otro lado, se descubrió que la Helenalina y la Tenulina inyectadas en ratones con tumores de ascitis de Ehrlich inhibían la síntesis de ADN (incorporación de timidina en el ADN) y la Helenalina inhibía la síntesis de proteínas (incorporación de ilectina). (Picman, 1984). También ha sido probada en algunas líneas tumorales con muy buenos resultados respecto a su actividad antiproliferativa (Tabla 2) Otra lactona que ha demostrado una fuerte actividad citotóxica es la Partenina, sin embargo se ha observado puede dañar los cromosomas de linfocitos humanos principalmente al causar roturas en las cromátidas hermanas. Los autores sugirieron que la inhibición de la actividad mitótica de los linfocitos tiene lugar antes de que comience el mitotismo. Por lo tanto, parece que la alteración de la división celular resulta de alteraciones en las síntesis de ARN y ADN u otros procesos metabólicos que involucran la síntesis de ácidos nucleicos (Picman, 1984). También se ha reportado su efecto como agente causal de intoxicación severa y muerte en ganado, ya que las autopsias revelaron ulceración en el tracto alimentario y extensivos cambios patológicos en hígado, riñón y piel, además de la aparición de dermatitis de contacto en humanos (Ramos 2001). Se determinó, más tarde, que la Partenina es un antígeno incompleto, que al interactuar con la dermis se une a proteínas plasmáticas como la albúmina en presencia de radiaciones ultravioletas, pasando entonces a convertirse en un antígeno completo, lo que explica que existe una reacción antígeno-anticuerpo que cause fotodermatitis. Por lo que la exposición directa y combinada de Parthenium hysterophorus con radiaciones solares produce reacciones de hipersensibilidad y diferentes tipos de lesiones en la piel a las personas expuestas, las cuales son más agudas en las zonas que tengan un mayor contacto con el sol (García, 2007). Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 34 La partenina también ha sido probada en células tumorales pero debido a su elevada toxicidad, se han desarrollado diversos análogos semisintéticos con importantes resultados en líneas tumorales (Tabla 2) Tabla 2: Lactonas sesquiterpénicas pseudoguayanólidas con actividad citotóxica/ antitumoral Compuesto Línea IC50 (µΜ) Autor *52 A2780 (cáncer de ovario) 2.5 Pan, 2011 *58 PC-3 (cáncer de próstata) 8.7 Cheng,2012 Helenalina WI-38 (células fibroblásticas de pulmón) 0.114 Lee, 1971 HEp2 (carcinoma epidermoide de laringe) 0.686 WI8-Va2 (células. fibroblásticas de mucosa bucal) 0.266 Cronopilina U937 (Leucemia) 20 Cotugno, 2012 Partenina Células de riñón bovino 11.43 Narasimhan,1984 *P16 MOLT-4 (Leucemia linfobástica aguda humana) 0.6 Goswami, 2014 A549 (Adenocarcinoma alveolar) 4 HeLa (Cáncer cervicouterino) 7 COLO-205 (Cáncer de colon) 8 PC-3 (Cáncer de próstata) 5 CaKi-1 (Adenocarcinoma de riñón) 10 *P19 HL-60 (Leucemia mieloide) 3.5 Kumar, 2011 MCF-7 (Cáncer de mama) 5 HeLa (Cáncer cervicouterino) 12 hGF (fibroblastos gingiviales) 35 *52 pseudoguayanólide aislada de Athroisma proteiforme; 58 pseudoguayanólide aislada de Inula hookeri; P16 y P19 análogos semisintéticos de las partenina Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 35 HYMENINA Es una lactona sesquiterpénica de tipo pseudoguayanólide, cuyo nombre IUPAC es (3aS,6S,6aR,9aS,9bR)-6a-hidroxi-6,9a-dimetil-3-metileno-3,3ª,4,5,6,6a- hexahidroazuleno(4,4-b)furan-2,9(9ah,9bh)-diona, su fórmula química es C15H18O4 (Figura 12) Figura 13. Estructura molecular de la Hymenina. Esta molécula fue aislada de la especie Parthenium hysterophorus (Figura 13), perteneciente a la familia Asteraceae, es una planta herbácea con hojas alternas, profundamente disecadas, que crece hasta 2 m de altura con inflorescencias ramificadas que portan cabezuelas florales blancas y aquenios negros, ovoides y suaves. Está ampliamente diseminada en pastos, huertos de árboles frutales y áreas cultivables sobre suelos neutros y ácidos, es natural de las zonas cálidas de América del Norte (CONABIO, 2009). Tiene una amplia variedad de usos medicinales, los más frecuentes de esta especie se indican para los padecimientos digestivos, principalmente para la bilis y el dolor de estómago, así como para la fiebre intestinal, para infecciones cutáneas, granos, ronchas, herpes, sarna, aljorra o contra la caída del cabello (BDMTM, 2009). Figura 14. Parthenium hysterophorus, también llamada escoba amarga. Fuente principal de la Hymenina. Lusweti, A. (2011) Factsheet. Recuperado de: https://keys.lucidcentral.org/keys/v3/eafrinet/weeds/key/weeds/Media/Html/Parthenium_hysteropho rus_(Parthenium_Weed).htm http://en.wikipedia.org/wiki/Am%C3%A9rica https://keys.lucidcentral.org/keys/v3/eafrinet/weeds/key/weeds/Media/Html/Parthenium_hysterophorus_(Parthenium_Weed).htm https://keys.lucidcentral.org/keys/v3/eafrinet/weeds/key/weeds/Media/Html/Parthenium_hysterophorus_(Parthenium_Weed).htm Alvarez Lara Denisse Valeria UNAM FESZ 36 Su principal constituyente sesquiterpenoide
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